储存/运送能量的制作方法

专利名称：储存/运送能量的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于储存和/或运送能量(还连同挥发性液体的同时纯净化)的设备 和方法。
背景技术：
考虑到日益增加的温室气体排放量，大体上尽可能多地改变所有能量生产使得它 不产生0)2排放是重要的。用于减少排放的明显方法是使用主要来自于工业(特别是加工 工业和相似的活动)的废热。在瑞典，这样的能量的总使用可以通过从另外浪费的能量向 房间和建筑物供热或冷却而使排放减少超过一半。然而，通常知道技术和经济的挑战存在于收集例如在工业过程中产生的大量废 热。技术上，用于收集这样的能量的装置必须能够应付高温和能量的变化供应。另外，为了以经济上可接受的方式使用这样的能量，将它传递到储存介质(它可 以储存在其中而具有储存介质的每单位重量和单位容积的足够大的能量密度)必须是可 能的。在例如公开的国际专利申请W0 00/37864和W0 2005/054757中，描述了化学热泵， 在它们的充能状态(charged state)中能量可以说储存在其的蓄积器(accumulator)中， 在某种意义上，在释能状态(discharged state)中，能量可以说作为加热或冷却输送到其 上。化学热泵的功能的原理是众所周知的，参见例如美国专利5，440，889,5, 056，591、 4，993，239、4，754，805 和公开的国际专利申请 W0 94/21973,W0 00/31206,W0 00/37864 和 W0 2005/054757。在化学热泵中提供活性物质，其执行热泵的确切过程并且其与挥发性介 质(吸收剂)一同工作，该挥发性介质通常是偶极性液体，在大多数情况下是水。根据现有 技术固体物质、液体物质或“混合型(hybrid)物质”可以作为工作活性物质使用。通过“固 体”活性物质意思是该物质在整个过程和所有循环期间一直保持固态，即，在其中吸收有和 未吸收有挥发性介质时都是。通过“液体”活性物质意思是该物质在整个过程和所有循环 期间一直保持液态，即，在其中吸收有和未吸收有挥发性介质时都是。通过“混合型”物质 意思是该活性物质在热泵中的过程期间在固态和液态之间交替。对于固体活性物质，获得的优势包括系统(热泵包含在其中)中的冷却温度在整 个释能过程期间保持恒定以及可以获得相对大的储存容量。使用水作为吸收剂的固体物质 的储存容量的典型值(取作冷却能量)是大约o. 3kWh/l物质。与使用固体物质关联的另一 个优势是在系统中不需要移动部件。热通过与该物质均勻接触的片状热交换器或板式热交 换器供应给物质或从物质抽取。因此，在引用的专利申请W0 00/31206中描述的化学热泵中，在过程侧上没有提供移动部件。与固体物质关联的劣势是由于固体物质通常低的热导 率可以获得的有限功率。在相同的专利申请中，除了其他事物外，描述了用于解决与固体物 质的差热导率和由其引起的低功率/效率关联的问题的方法。该方法包括固体物质充塞在 吸着物中以形成浆体，其具有这样的稠度以致它可以容易地填充在热交换器周围或在热交 换器中。在浆体中的吸着物量应该超过将稍后在热泵的释能状态中存在的吸着物的浓度。 之后，当物质被充能时它获得最终烧结形状(所谓的基体)，其在热泵的操作中在吸着物的 正常吸收中将不溶解。对于液体物质的使用，获得高功率的优势，因为该物质可以在充能和释能过程中 喷射在热交换器上，因此分别高效地冷却和加热。与固体物质关联的劣势是冷却能力作为 吸收剂的稀释度的函数降低。实际上，它强烈限制该物质可以在其内使用的操作间隔，这进 而减小储存容量(与上文一样取作每升物质冷却能量)。用于在化学热泵中使用的大部分 液体物质是强吸湿无机盐优选地在水中的溶液并且相似地水用作吸收剂。由于不能允许溶 解物质结晶的事实这给出了另一个限制。结晶在喷嘴和泵中产生问题。通过使用所谓的混合型物质，可以结合与固体和液体系统关联的优势中的若干， 参见上文引用的国际专利申请W0 00/37864。在该专利申请中公开的化学热泵根据特殊程 序操作，其可以叫做混合型原理、混合型方法或混合型过程。在该过程中，在该过程期间物 质既处于固态也处于液态，固相用于储存能量，其中具有与在固体系统中一样大的能量密 度但是到该物质和从该物质的热交换仅在该物质的液相中进行，其中具有与在常见液体系 统中一样大的效率。仅液相用于向环境热交换。其条件是固和液相可以在该过程期间保持 分离。分离可以通过使用适当种类的分离工具的过滤获得，例如网或过滤器或采用一些其 他方式。常常叫做“溶液”的液相被抽吸并且喷射在热交换器上。当在使用仅溶液(即具 有一直是液体的物质)的系统的情况下，混合型系统的泵、阀门和喷嘴在循环路径中不被 晶体阻塞是重要的。从而一般地，固体系统在该方面具有明显优势，因为它不需要任何泵、阀门和喷 嘴。在图la中，化学热泵采用示意方式大体上示出，该热泵设计用于根据在引用的国 际专利申请W0 00/37864中描述的混合型过程产生冷却或热以及工作。该热泵包括第一容 器1或蓄积器，其包括或多或少溶解物质2，其可以放热吸收或吸热解吸吸着物。第一容器 1通过管道4连接到第二容器3 (也叫做冷凝器/蒸发器)。第二容器3在第一容器1中的 物质2的吸热解吸期间作为冷凝器工作以用于冷凝气态吸着物而形成液体吸着物以及在 第一容器1中的物质2中的吸着物放热吸收期间作为液体吸着物5的蒸发器工作以形成气 态吸着物6。在蓄积器1中的物质2处于与位于其中的第一热交换器7热传导接触，第一热 交换器7可以进而通过液流8被供应来自环境的热或输送热到环境。在蒸发器/冷凝器部 分3中的液体5相似地处于与位于其中的第二热交换器9热传导接触，热可以通过热流10 分别从环境供应给第二热交换器9或从其输送到环境。为了热泵将根据混合型原理工作， 第一热交换器7连同处于其固态的物质2包封在细孔网或过滤器11中。作为该物质的液 态的溶液存在于蓄积器1的下部并且在那里聚集在位于第一热交换器7下面的自由空间12 中。溶液可以从该空间通过导管13和泵14喷射在第一热交换器7上。总而言之，以下是真实的
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-在与固体物质一起工作的系统中，获得了恒定的冷却温度，因为在物质的两个相 态之间发生反应。这两个相态中的两者都是固态并且在从其中一个态到另一态的转变中维 持吸收剂的恒定的反应压力。反应压力保持恒定直到物质中的所有都已经从第一态转变到 第二态。该系统的劣势是非常低的热导率和由其产生的低功率。它的优势包括它在没有任 何移动部件的情况下工作，具有高储存容量和恒定反应压力。-在与混合型物质一起工作的系统中，当吸收剂被物质吸收时(即在释能过程中) 第一相是固体而第二相是液体并且然后采用与上文相同的方式，维持吸收剂的恒定反应压 力。然后该物质将与获得恒定冷却温度同时继续连续地从固态变为液态。该过程继续且具 有恒定的反应压力直到物质中的所有都已经从它的固态变为它的液态。采用相同的方式， 在充能过程中当物质从液态变为固态时反应压力是恒定的。储存容量和反应压力等于固体 物质的那些。为了获得高功率而在与混合型物质一起工作的系统中使用的方法将采用与在 与液体物质一起工作的系统中相同的方式用溶液工作。液体从物质容器抽吸出以通过用于 分离晶体的系统而到喷射系统，溶液由此喷洒在热交换器上，该热交换器在反应器中形成 独立单元。在包含例如硅胶的热化学单元中储存热能在具有公开号103 95583的德国专利 申请中提出。在其中例如水合盐、氨化合物或沸石等干燥剂固定在纤维载体材料中的并且 用于能量的可控接收、储存和输送的蓄热器在具有公开号441 457的瑞典专利中公开。

发明内容
本发明的目的是提供用于能量的高效储存和/或运送的设备和方法。本发明的另一个目的是提供高效储存和/或运送能量以及连同挥发性液体的清 洁或纯净形式的同时生产的方法。在例如公开的国际专利申请W0 00/37864和W0 2005/054757中公开了化学热泵。 它们可以用于化学地储存能量以便之后使用储存的能量用于加热或冷却。通过仅单独地储 存化学物质，表现出可以获得400kWh/ton的能量密度，其应该比得上储存/运送能量的其 他方法，例如提供大约40kWh/ton的远程加热。一般，使用化学热泵来利用存在于例如工业 过程中散逸的大量废热以及例如采用经济方式将它运送到该能量具有使用价值的地方是 可能的。如上文已经提到的，与固体物质一起工作的化学热泵具有与非常低的热导率和因 此低功率或效率关联的劣势和具有在没有任何移动部件的情况下工作的能力、高储存容量 和恒定反应压力的优势。与混合型物质一起工作的化学热泵具有由于更高热导率引起的高 功率或效率以及另外它们在没有任何移动部件的情况下也可以工作以及它们具有高储存 容量和恒定反应压力的事实的优势。在与混合型物质一起工作的化学热泵中，如果活性物质的溶液用于增加蓄积器中 的热交换器和活性物质之间的热传导，其可以例如通过活性物质在化学热泵中的全过程期 间不经受任何位移的事实实现，即，使得活性物质一直是静止的或采用静止方式设置，可以 获得具有所谓的“固体”混合型物质的化学热泵。为了实现它，活性物质的溶液可以吸入和 /或结合在钝性物质(passive substance)中，这里钝性物质叫做基体或载体，其一般应该 处于与蓄积器中的热交换器良好的热传导接触，并且设置为具有一个或多个本体，这些本体进而可以彼此紧密联合。物质是钝性的意思是它不参与由活性物质对挥发性介质的吸收 和释放。从而，基体的功能是当活性物质在充能过程中从它的液态变为它的固态和在释能 过程期间从它的固态变为它的液态时维持活性物质的溶液在其位置并且由此增加热交换 器和活性物质之间的热传导。由此可以利用溶液常常具有比固体物质更高热传导能力的事 实。基体由对于热泵中的过程是惰性的物质形成并且一般可具有将活性物质的溶液相与它 自身联结(bind)的能力并且同时允许活性物质与挥发性介质相互作用。特别地，形成基体 的本体或多个本体应该高效率地能够吸收和/或能够联结活性物质的溶液相(采用毛细管 方式)，这可是可取的。该基体可包括或多或少单独的微粒，例如具有例如变化的颗粒尺寸 并且包括变化形状的颗粒的粉末、具有例如变化的直径和变化的纤维长度的纤维和/或具 有适当孔隙度的烧结体等，其例如不必是均勻的而可以在形成的基体本体中变化。微粒的 尺寸和形状(即在特殊情况下是颗粒尺寸、直径和孔隙度和在固体载体情况下是孔隙度) 和基体本体中材料的选择在相应情况下影响最终蓄积器的储存容量和功率及效率。在基体 作为层施加到热交换器的表面的情况下，该层的厚度也可以影响蓄积器的功率或效率。从而，热泵中的过程可以说用吸入纤维或粉末的本体或芯中的活性物质来进行， 其结果是产生高功率或效率。该功率或效率与本体或芯中的热导率没有多少关系但取决于 液相中的反应，即除其他事物之外取决于处于它的细小分割状态的活性物质变为比细小分 割的固体材料更好地传导热的溶液的事实。可说是吸取或吸收材料的基体可以在多种不同材料之间选择。例如，已经进行的 成功的测试使用二氧化硅织布作为基体和包括大大小小的砂和玻璃粉末的基体。热泵工 作通过以下事实当基体的结构是足够可渗透的以允许挥发性介质的蒸汽相的运送时的同 时，热在液相中传导。通过烧结粉末或纤维以形成更坚实的结构而产生基体也是可能的。这样的蓄积器(这里也叫做反应器或反应器部分并且包括基体)可以例如有利地 用于根据上文的论述的储存和/或运送能量。如上文描述的包括基体的蓄积器可以允许接 收大量能量并且以与相当量的物质相比的高密度来储存接收的能量以及此后还允许运送， 其可以使包括它们的储存的能量的蓄积器经受机械应力，例如混合运动、振动和压力等。蓄 积器(即反应器部分，在该反应器部分中，能量被储存从而可以与分别在热泵中的冷凝器 和蒸发器分开地储存和运送)以及这些单元可以分别静止地设置在充能或释能站中。基体将液体吸取到其中使得液体形成热承载介质的能力和其具有的仍然允许气 体运送通过基体的能力同样可应用于化学热泵中的冷凝器/蒸发器单元。当对化学热泵充 能时，气体运送通过基体以在热交换器的表面冷凝然后被基体吸收，在其后，吸收的液体增 加基体的热传导，使得可以冷却、冷凝和吸收更多气体。当使化学热泵释能时，基体释放水 蒸汽，这冷却吸收的挥发性液体，其由于它良好的热传导率从热交换器的表面运送用于蒸 发的热通过液体到蒸发区域。一般，用于储存和/或运送能量的设备于是可以包括充能站、释能站和储存部分。 充能站和储存部分具有适当设计的联接装置以允许当储存部分联接于充能站时使存在于 其内的内部空间互相连通。采用相同的方式，释能站和储存部分具有联接装置以当储存部 分联接于释能站时使存在于其内的内部空间互相连通。储存部分在内部空间中包含活性物 质用于通过其的吸收和解吸来与挥发性液体相互作用。有利地，储存部分可以设计为与根据上文说明的混合型物质和基体一起工作的化学热泵的反应器部分。意思是在反应器部分中的活性物质和挥发性液体采用这样的方式选 择使得挥发性液体可以在第一温度被活性物质吸收并且在第二更高的温度被活性物质解 吸。活性物质在第一温度具有固态，当吸收挥发性液体和其的蒸汽相时活性物质从固态立 即部分地变成液态或溶液相。活性物质在第二温度具有液态或存在于溶液相中，当释放挥 发性液体特别是其的气相时，活性物质从该液态或溶液相立即部分地变成其固态。此外，反 应器部分包括活性物质的基体使得活性物质(在处于它的固态时以及处于它的液态或溶 液相时)保持在基体中和/或结合到基体。充能站包括冷凝器或相似装置，例如适当的泵，特别是真空泵类型的泵。当储存部 分联接于充能站并且在反应器部分中的内部空间与在冷凝器或相似装置中的内部空间连 通时，充能站可以从反应器部分接收和/或移除挥发性液体的气相。由此，反应器部分采用 与在化学热泵中通过活性物质通过挥发性液体的解吸转换到“充能”状态的相同的方式被 “充能”。释能站包括蒸发器，其在内部空间中包含一些处于其的凝聚态的挥发性液体。当 储存部分联接于释能站并且在反应器部分中的内部空间与在蒸发器中的内部空间连通时， 释能站可以转移挥发性液体的气相到反应器部分使得反应器部分采用与在化学热泵中通 过活性物质通过挥发性液体的吸收转换到“释能”状态相同的方式被“释能”。根据上文的说明储存能量使得它可以被运送。该能量的储存意思是在水用作挥发 性液体的情况下在转移能量到储存部分期间，同时获得纯净蒸馏水作为转移操作的副产物 是可能的。采用相应的方式在使用储存的能量的地方需要再充填水。从而，纯净水的生产可以采用在“释能”(即在释能站使用能量)之前蒸发器填满 可以是纯净或不纯净的水(例如盐水或污染水)的方式进行。当使用储存的能量时，该水作 为水蒸气从蒸发器释放/蒸发，于是水蒸气被冷凝和结合在反应器部分的活性物质中。随 后，当反应器部分在充能站“充能”时，水从反应器部分蒸发并且在冷凝器或一些相似装置 中作为纯净水冷凝。该纯净或清洁的水可以在释能站提取并且用于对于水可以想出的所有 目的，例如作为工业水或作为饮用水。因为在释能站(即在使用能量的地方)使用不清洁 的水(例如盐水和采用其他方式污染的水等)，其然后在充能站的“充能”操作中作为清洁 蒸馏水返回是可能的，这可以是与根据上文说明的能量运送关联的优势。通过纯化例如盐水等不纯净水这样的清洁水的生产明显可以同样在没有使用混 合型物质和基体的那些情况下获得。可以进行水的纯化而无需能量的额外供应并且无需操 作的任何成本。由于纯净水越来越成为供不应求的商品，从环境观点、从健康观点和从经济 观点来看，水生产的可能性可以是重要的优势。如果根据上文说明的能量转移采用静止的 方式使用而代替从充能站运送到位于不同地理位置的释能站，但仅用于储存，随后当在相 同地方需要时使用的能量，清洁水可以从例如盐水和污染水等不清洁的水获得。私人家庭 的用户可以例如通过如从每天的辐射接收的来自热太阳辐射接收器的能量作为热能储存 在储存部分中的程序而获得用于加热目的和用于空调冷却的所有热能。在包括储存能量和 输送能量的每个循环中，在对储存部分充能期间，清洁用户水可以从盐水或其他方式污染 的水生产。储存部分的容量可以成比例地适合于用户的能量需求从而同时提供用户的清洁 水的需要。从而，例如私人家庭的用户可以需要大约每年25000kWh作为用于加热和冷却的 能量，其可以通过连接充能站到具有足够尺寸的太阳辐射收集器而适应。在这样的设备中每年可以纯化大约42m3的盐水或其他方式污染的水，涵盖超过令人满意地用户对清洁水的
全部需要。本发明的附加目的和优势将在下列说明中阐述，并且部分地将从该说明中是明显 的，或可通过本发明的实践学到。本发明的目的和优势可以通过在附上的权利要求中特别 指出的方法、过程、手段和组合实现和获得。


尽管本发明的新颖特征特别在附上的权利要求中阐述，关于组织和内容方面的本 发明的和其上文和其他特征的全面理解可从参照附图的在下文提出的非限制性实施例的 下列详细说明的考虑获得并且本发明将从其中更好地体会，其中图la是根据混合型原理工作的根据现有技术的化学热泵的示意图，图lb是大体上图示化学热泵的原理的示意图，图lc是与图lb相似但示意地图示在化学热泵中的反应器如何充能的图，图Id是与图lb相似但示意地图示在化学热泵中的反应器如何释能的图，图2a是与图la相似但在其中活性物质吸收在载体中的化学热泵的示意图，图2b是与图2a相似的化学热泵的备选实施例的示意图，图3是在使用LiCl作为活性物质的根据图2的化学热泵中的充能过程的图，图4是与图3相似但释能过程的图，图5是在图2中示出的化学热泵的蓄积器罐的示意图，图6a、6b和6c是放置在热交换器表面的基体材料的横截面细节视图，图6d是位于热交换器表面(凸缘从该表面伸出)的基体材料的横截面细节视图，图7是化学热泵的反应器部分包含在其中的容器的示意图，图8是图示具有包含在其中的反应器部分的容器如何连接在充能站中的示意图，图9a是与图8相似的图示具有包含在其中的反应器部分的容器如何连接在释能 站中以传输热的示意图，图9b是与图9a相似的但其中容器连接以输送冷却的示意图，图10是用于能量的转移和清洁水的同时生产的设备的示意图，图11a是在能量运送到的位置处的图10的设备中的部件的示意图，图lib是与图11a相似但在生产清洁水的地方的部件的示意图，图12是与图11a和lib相似但在用于储存能量和清洁水的同时生产的设备中的 部件的示意图。
具体实施例方式现在将说明用于储存和/或运送能量的系统，在其中包含“活性”物质的化学热泵 的部分分别被储存或运送。在图lb中示意图示的化学热泵中，提供两个器皿或容器。反应 器1包含活性物质，其可以放热吸收和吸热解吸气态吸着物。反应器1通过导管或通道4 连接到冷凝器/蒸发器3。第二器皿3充当冷凝器用于将气态吸着物冷凝成液体吸着物并 且充当液体吸着物到气态吸着物的蒸发器。在蓄积器1中的活性物质采用某种方式与一个 或多个外部介质热交换接触(其由箭头31象征性地示出)，用于供应或移除热。在蒸发器/冷凝器3中的液体以相同方式与一个或多个其他介质热交换接触(其由箭头32象征性地 指示)，用于供应或移除热。根据混合型原理，活性物质在固态和溶解态之间交替。为了化学热泵将能够根据 混合型原理工作，活性物质必须一直保持在反应器1中。实现它的方法是使用如在图la中 示出的网11限制处于其固态的物质的可动性。另一个方法将在下文中描述。对于与一直 处于固态的活性物质一起工作的化学热泵，这不是问题。在能量的运送中，当活性物质处于适当的活性状态时反应器1被物理地运送。在 运送期间，反应器1物理地并且采用真空紧密的方式与气体通道4分离，例如通过关闭阀门 (没有示出)来与其分离。在选择成对反应器1 “充能”(即，例如使用来自加工工业的废 热(参见图lc中的箭头31’ )将位于其中的活性物质转换为“充能”或“激活”状态)的地 方，适当地提供蒸发器/冷凝器单元3’。蒸发器/冷凝器单元仅必须作为冷凝器工作并且 可以具有非常简单的结构。在反应器和冷凝器之间设置物理联接装置，其在33处象征性地 示出。在人们希望使用储存在反应器中的活性物质中的能量用于加热(参见箭头31”)或 用于冷却(即用于使反应器“释能”或用于将物质转换为“释能”状态(参见箭头32’)，例 如用于向村庄、城镇或许多建筑物的能量供应)的地方，提供另一个蒸发器/冷凝器单元， 并且该单元于是仅作为蒸发器3”工作(参见图Id)。反应器1在放置这些单元3’、3”的地 方之间运送，并且在接口 33连接到它们分别用于充能或释能。在储存能量时，反应器1可以采用相同的方式物理地并且采用真空紧密的方式从 气体通道4关闭并且储存在某个适当的地方，其中活性物质处于充能状态。当要使用储存 的能量时，取反应器1并且联接于气体通道用于气体吸着物在反应器和蒸发器/冷凝器3 之间的自由通过。从而，在该情况下蒸发器3”和冷凝器3’可以是相同的单元。在一些情况下，设置一个或多个反应器单元1在例如某种集装箱等的外部保持结 构中可以是适当的。个体反应器单元则可以给予狭长的形状并且例如设计为互相平行设置 的管。对于这样的平行管的热交换可以例如设置通过管壁使得不需要如在图la中的内部 热交换盘管。现在将参照图2a描述改进的化学热泵，其的反应器或蓄积器可以适用于根据上 文的论述储存和/或运送能量并且其使用混合型过程连同用于保持和/承载活性物质的基 体。改进的化学热泵采用常规的方式包括第一容器1，也叫作蓄积器或反应器，其包含 活性物质2，在这里也仅叫作“物质”。该物质可以放热吸收和吸热解吸吸着物，其也叫作吸 收剂，该吸着物的液体形式本文叫作“挥发性液体”并且其可以通常是水。术语“挥发性液 体”和“水”在本文中用于指示吸着物的液体形式，使得将理解为，即使仅提及水，也可以使 用其他液体。物质2这里图示为被基体或载体13 (其一般形成或是至少一个多孔体，其具 有开孔并且用适当的惰性物质制成)保持或承载或被其吸入其中。在典型的情况下基体可 以由例如氧化铝的细小分割粉末构成，其采用具有适当厚度的层被施加，例如相对薄的层， 例如具有5-10mm厚度的层等。在该实施例中，在第一容器2中的基体仅施加在位于第一热 交换器7的该容器的内表面，如仅在第一容器的垂直内表面特别示出的。第一容器1通过 固定的或静止的气体连接4 (其具有管道的形状，在它的末端连接到容器1，3的顶侧)连接 到另一个容器3，也叫作冷凝器/蒸发器。第二容器在第一容器1中的物质2吸热解吸期间作为冷凝器工作用于冷凝气态吸着物6以形成液体吸着物5并且在第一容器中的物质中 的吸着物放热吸收期间作为液体吸着物5的蒸发器工作以形成气态吸着物6。这里第二容 器3图示为使它的内表面(其与第二热交换器9接触)的一半部分，其用材料14(其采用 毛细管方式吸取)覆盖，而该相同的内表面的一半是空着的(free)。在根据图的实施例中， 它意味着第二容器3的一半内部垂直表面用材料(其具有毛细管吸取功能)覆盖，而其的 内表面剩余部分是空着的。气态吸着物6的冷凝发生在第二容器3中的热交换器9的空着 的表面，并且蒸发从材料14 (其在第二容器的内表面上毛细管吸取)发生。 化学热泵(也叫做系统)的各种部件，即在第一和第二容器1、3和气体导管4中 的彼此流动连接的内部空间是完全气密的并且除参与化学过程的气体6 (也叫做挥发性介 质或吸收剂，其通常是水蒸气)之外把所有其他气体排空。在蓄积器1中的活性物质2与 第一热交换器7的表面直接热传导接触，第一热交换器7在该实施例中位于包封蓄积器1 的垂直内表面，并且其从而也可以说包封该蓄积器，并且其可以通过第一液流8而被供应 来自环境的热或输送热到环境。在蒸发器/冷凝器部分3中的液体5采用相似的方式处 于与第二热交换器9的表面直接热传导接触，第二热交换器9在该实施例中放置在蒸发器 /冷凝器部分的垂直内表面并且因此也可以说包封该蒸发器/冷凝器部分并且热可以通过 第二液流11分别从环境供应给第二热交换器9或从其输送到环境。在化学热泵中的活性物质2选择成使得它可以在热泵计划使用的温度操作使得 它在热泵的释能和充能过程中在固态和液态之间变化。从而，在蓄积器1中的反应在活性 物质的两相(固相态和液相态)之间发生。在释能过程中当吸收剂被物质吸收时，第一相 是固体而第二相是液体并且然后对于吸收剂维持恒定反应压力。然后该物质将与获得恒定 冷却温度同时继续从固态变为液态。过程继续恒定的反应压力直到活性物质中大致上所有 都已经从它的固态变为它的液态。采用相应的方式，反应压力在充能过程中是恒定的且同 时物质从它的液态变为它的固态。参见上文提到的专利申请WO 00/37864，正常的混合型物质可以有利地使用，其在 吸着物的溶液中稀释到期望的浓度并且其后被吸入由惰性粉末(即在化学热泵的操作期 间不在任何实质的程度上变化的材料的粉末)构成的基体。从而，该材料在热泵中变化的 条件期间应该具有固态并且它不应该与该物质或介质(其在热泵的操作期间改变它们的 聚集状态)中的任何一个化学地相互作用(即不受其化学影响或作用)。在执行的测试中 该粉末例如是氧化铝，以及活性物质是LiCl。其他可能的活性物质可是SrBr2等，也如参见 上文提到的国际专利申请WO 00/37864。粉末的颗粒尺寸这里可以是重要的，并且其采用 毛细管方式吸取或吸收的能力也是重要的。为了形成基体的适当本体，这样的粉末可以首 先作为具有适当厚度的层施加于热交换器的一个或多个表面，例如具有5和IOmm之间的厚 度。在大多数情况下，然后某种网状结构(没有示出)必须施加于热交换器以保持相应层 以便由粉末形成本体。例如，已经进行了使用施加于管道的外面、管道里面和在容器的底部 的具有IOmm厚度的层的测试。该溶液(即，用挥发性介质稀释的活性物质，挥发性介质在 它的液态中也叫做吸着物)然后被吸入在层中的粉末中并且被允许用完它直到剩余溶液 中的所有都采用毛细管方式结合在层中的粉末中。其后，该反应器可以采用与固体物质的 反应器使用的相同方式使用，参见例如上文提到的国际专利申请WO 00/31206。在热泵的释能状态中基体连同保持在其中的物质在该情况下不是固体，而是与湿砂相似的疏松团。然而，在热泵的充能状态中基体是坚硬的。活性物质的溶液具有大致上 比处于其的固态的物质更好的热传导能力。来自第一热交换器7的热于是可以高效率地运 送到或离开活性物质。如果例如由氧化铝构成的基体用3摩尔LiCl溶液填充，向下至大约 1摩尔溶液进行系统的非常快速和高效的充能。其后因为活性物质现在不再包含任何溶液， 即在任何部分中不存在于液相或溶液相，功率降低。然而，驱动过程向下至0摩尔的浓度没 有问题。在释能过程中，该过程非常好地工作直到溶液是2. 7-2. 8摩尔的状态，在其后它减 慢了。这样是因为当达到3摩尔的浓度时基体不再具有任何透气性。在该条件下，基体是 满的，即基体已经吸收基本上是尽可能多的溶液。使用吸入基体中的溶液的混合型系统的功能和功率典型地比固体系统的那些要 明显更好。然而，需要比使用混合型物质和仅自由溶液的系统需要的更大的热交换器表面。 测试示出在使用“结合的”溶液相的混合型系统中需要2-3倍大的热交换器面积以达到与 仅使用自由溶液的混合型系统中的相同功率。然而，那么在具有热交换器表面的增加的有 效面积的这样的系统中的表面的功率密度是如此小使得该热交换器不必定必须直接起作 用而可以有利地扩大。术语直接起作用的热交换器或热交换器和活性物质/溶液之间的直 接起作用的热交换意味着该物质/溶液在热交换器的光滑简单的壁的外表面存在，同时在 热交换器中的热承载/冷却介质或流体在相同壁的内表面循环，即物质/溶液具有与热交 换器介质仅通过热交换器中的相对薄和平坦的壁的大致上直接接触。术语热交换器或与扩 大表面的热交换意味着物质/流体在已经通过例如起褶皱和/或提供有某个适当种类的突 出部分(例如凸缘等)而被给予扩大的有效热交换面积的热交换器的表面存在。对于使用 吸入基体中的溶液的混合型系统，它意味着基体也位于热交换器这样的表面。已经在实验室规模进行并且然后对全规模重新计算的测试已经分别提供充能和 释能的数据，其从图3和4的图表显现。这些测试已经使用具有直径100mm和高度130mm的 1升的圆柱形器皿的形状的蓄积器1进行，在其中具有10mm厚度的具有包含在其中的物质 的惰性材料的层13位于器皿的圆柱内表面，即在它的包络表面的内侧。基体材料和物质在 该实施例中通过包括具有更细的孔结构的外部覆盖(例如棉布16或细孔网，参见图5)的 网15的网状结构而被保持在它们的位置。包括惰性载体和该物质的层的结构或功能的任 何变化没有在进行测试期间观察到。基体的大体结构在图6a中示意地示出。多孔基体材料的层或本体13施加于热交 换器壁23的一侧并且具有孔24。该孔大致具有这样的横截面使得它们允许气态吸着物的 运送和吸收。基体可以在孔中的壁上承载活性物质2，其可以与可能在热泵的一些操作阶 段中存在的剩余通道25中的气态吸着物相互作用。这些孔还可能如在26示出的被溶液或 冷凝物分别完全填充。选择基体材料使得它在它的表面可以联结活性物质/溶液/冷凝 物并且因此它可以适当地是亲水的或至少具有亲水表面(如果水在系统中用作流体)。然 而，假设在基体施加在热交换器壁之前将活性物质引入基体，例如通过连同它一起混合或 搅拌它，即使具有这样的基体的化学热泵常常仅在热泵操作的少数循环期间令人满意地工 作，也可以使用不具有亲水表面或一般不具有被处于其溶液相的活性物质润湿的表面的材 料或在材料表面处于它的溶液相的活性物质不明显结合的该材料。孔的尺寸可以选择成例 如使得它们毛细管吸取它们待吸收的液相，其可以特别适用于放置在冷凝器/蒸发器中的 基体。孔24的典型横截面尺寸可以在lO-eOym的范围内。具有太窄的孔可以是不利的，因为它们会使挥发性介质与活性物质的所有部分的相互作用更加困难。孔的体积可以例如 是基体本体的总体积的至少20 %和优选地至少40 %、甚至至少50 %。基体可以如上文已经 提到的备选地是烧结或等效材料，即形成实质上固体的、连接体。基体还可以用具有不同形 状的微粒形成，例如或多或少球状微粒(参见图6b)或用狭长微粒形成，例如用可以是相对 短的具有在例如1 2至1 10范围内的长厚比的纤维片(参见图6c)形成。热交换器 壁23可以提供有如在图6d中示出的凸缘27。基体材料的示例1适合作为基体材料的材料用A1203的粉末制成。粉末颗粒的密度是2. 8kg/cm3并 且它们的直径是2-4i!m。根据上文的说明该粉末施加成一个个具有包含在其中的活性物质 的溶液的层，并且在这些层中的干燥基体材料具有大约0. 46kg/cm3的体密度，其给予0. 45 的最终基体材料的平均填充率或填充度，即几乎一半体积被粉末颗粒占用。在制成的层中 的粉末颗粒之间的通道具有大约60 y m的大小的直径。基体材料的示例2适合作为基体材料的材料通过1(重量)份的波特兰水泥和5 (重量)份的A1203 粉末(如示例1中)制成。该材料可以近似看做是“烧结的”。基体材料的示例3适合作为基体材料的纤维材料用由54% Si02和47% A1203并且具有大约1700°C 的熔点的纤维制成。纤维的密度是2.56kg/cm3并且其直径是2-4i!m。纤维在湿状态被压 缩以增加它们的组装密度。在干燥该压缩材料后的体密度是大约0. 46kg/cm3，其给予最终 基体材料的0. 17的平均填充率。在压缩的材料中的纤维之间的通道具有大约5和lOym 之间的直径。在上文描述的实施例中，基体层13采用最简单可能的方式施加例如到热交换器 的大致上光滑的内表面。可以考虑施加到其的热结构和基体层的各种形状(相比上文提到 的专利申请W0 00/31206)。在下文中给出对于基体和热交换器的这样另外不同的可想到 的配置的示例，其在使用如上文描述的基体技术的设备中是合适的。从而，在普通静止设备 中，基体层可以例如施加于更多管道(热交换器介质或热承载介质在其中循环)中的一个 的外侧。例如，已经进行具有22mm直径的管道的测试，具有10mm厚度的基体层已经施加在 其周围。在冷凝器中的所有流体(即典型地所有水)可以采用毛细管方式被吸取并且由此 在化学热泵中作为自由液体被完全消除(参见在图2b中的设备)，这也是可能的。这里蒸 发器/冷凝器3的除了顶内表面外的所有内表面提供有具有毛细管吸取性的基体材料。热 交换介质然后也必定会在该容器的底部循环。如上文已经提到的，多个反应器器皿1可以放置在彼此的侧边并且彼此连接以形 成储存部分，这里也叫做反应器部分或反应器包，其可以特别适用于储存和运送能量。储存 部分可以包括外部器皿、容器41 (参见图7)，这样的反应器包包封在其中。反应器器皿可以 例如是在图2a和2b中使出的种类。这样的容器41可以包括与用于国际货物运输的普通集装箱相似的适当的钢制器 皿，然后包含可以是许多大致上相同的、管状或板形单元并且可以互相平行放置的反应器 器皿1。这些个体反应器器皿通过收集器管42互连，收集器管42其可以看做是气体通道4的延伸并且从反应器器皿延长到外部联接部分43。在该联接部分中连接关闭阀门44。当 该气体通道联接于联接部分43时，如已经在上文描述的当对反应器充能和释能时，例如水 蒸气等气态吸着物可以进入收集器管并且通过气体通道4(没有在该图中示出)。反应器器 皿1设计用于与在容器41内和个体反应器器皿周围循环并且通过两个联接管道45、46 (关 闭阀门47、48连接在其中)供应和移除的外部介质热交换。考虑到将发生反应器单元和设 置在反应器单元周围并且在反应器单元周围的容器中的空间中循环的外部介质之间足够 的热交换，反应器单元适当地尽可能密集地放置在容器41中。放置在容器41中的反应器单元1可以例如是长钢管，其互相平行设置并且可以涂 搪瓷并且包含根据上文的说明可以结合于基体的活性物质。到收集器管的连接适当地位于 该钢管的一端。当对容器41中的反应器单元1充能时，该容器可以联接于例如位于例如工业工厂 的特别配置的充能站。容器通过三个联接部分43、45和46联接于充能站。然后，收集器管 42的联接部分43根据上文的论述不必联接于冷凝器而可以反而联接于例如真空泵等更简 单的装置。阀门44、47和48打开并且来自例如加工工业等的工厂采用例如热水的形式的 余热在反应器单元1周围循环，这使活性物质进入“充能”状态，即实际上根据上文的说明 在热泵中的基体中的盐被“干燥”。那时形成水蒸气通过收集器管42和蒸汽通道(4)离开 并且从反应器单元抽走。该水蒸气可以例如进而在工厂中执行的过程的一些中作为冷却介 质工作。当水蒸气冷凝时获得的水是蒸馏水并且它因此是纯净的，没有任何盐和污染成分。 它可以采用适当的方式使用，例如在需要蒸馏水的敏感过程中使用或用于生产饮用水。在 充能已经完成并且已经检查反应器单元1中的真空后，在反应器单元周围容器41中的外部 热交换介质可以抽走，阀门44、47和48闭合并且容器41可以运送到用于储存的地方或释 能站。在释能程序中，容器41可以采用相同的方式联接于释能站，其例如特殊设计并且 在这里热或冷从容器取出。容器使用三个联接部分43、45和46联接。如果人们希望使用 能量用于冷却，气体联接部分43在真空下联接于蒸发器(3”)，其包含一些量的液体吸着物 并且其另外处于与人们希望冷却的系统的热交换关系。在反应器单元1周围的容器41中 的空间联接于一些作为冷却介质工作的物体，例如局部水流。相反，如果人们希望使用能量 用于加热，在反应器单元周围的空间中的液体联接于人们希望加热的物体，并且蒸发器用 于热交换连接到一些形式的加热介质，其在这里也可以例如是局部水流或水池。在释能操 作已经完成后，阀门44、47和48闭合并且容器41可以运送回到充能站。在释能站的蒸发器(3”)不必包含基体但可以仅包括具有包含其中的冷凝吸着物 的真空密闭器皿、非常常规的热交换器和在热交换器上洒水的泵。由于在该站中的过程仅 在即吸着物作为蒸汽从蒸发器运送到反应器1的方向上运行，蒸发器不必与在图la和图 2a、2b的实施例中同样很好地防腐蚀保护，并且从而可以例如使用常见的铝热交换器。由于 相同的原因，冷凝吸着物(即正常情况下是水)必须以均勻的间隔充入蒸发器，并且因此蒸 发器也必须抽到真空。从而，当使用例如根据上文的说明的由一个或多个反应器器皿1形成的储存部分 等能量储存装置和适当的充能和释能站转移能量时，清洁水可以作为副产物获得。水的生 产然后可以通过在释能之前(即在能量输送之前)用不清洁的水(例如盐水或其他污染的水)充填在释能站中的蒸发器中进行。该水在能量的输送期间作为纯净水蒸气从蒸发器释 放/蒸发，然后蒸汽在反应器1的活性物质中冷凝和结合。随后，当反应器在充能站充能 时，水作为水蒸气从反应器释放并且作为清洁水在冷凝器(3)中冷凝。该清洁水可以提取 并且用于对于水可以想出的所有目的，例如作为工业水或作为饮用水。实际上，这样的水可 以采用能量储存部分以两个方式生产其中能量在一个地方储存以然后在另一个地方使用 (即，用于能量的运送)，或者其中能量在与能量随后将使用的地方相同的地方储存 1.能量在一个地方储存在能量储存装置中以随即运送并且在另一个地方使用。清 洁水然后可以(如果期望的话)输送到执行能量储存的地方，即能量生产者供应能量并且 获得清洁水。在另一个地方的能量接收者提供水并且用水充填系统，该水不必是清洁的而 可以是盐水或污染水。2.获得清洁水的另一个过程可以包括在相同地方(即静止的)进行能量的储存 和能量的使用，例如在住宅和商业建筑都需要它们的地方。典型的这样的设备可以从太阳 辐射收集器获取它的能量，其能量储存直到必须使用该能量，并且从海或从一些弱污染的 水源获取它的将纯化的水。为了进行水的生产，人们在从能量储存部分输送热能用于加热 和冷却之前在为该目的计划的蒸发器中填充例如污染的水。冷凝器和蒸发器因此是独立装 置，它们联接于储存部分，使得冷凝器在充能过程中使用而蒸发器在释能过程中使用，以便 不污染具有填充的水的根据例如图Ib的常见冷凝器/蒸发器3。当能量从能量储存部分输 送时，污染水蒸发并且形成的水蒸气转移到反应器1，在这里它作为纯净蒸馏水被吸收。在 输送能量后，能量储存部分再次充能，并且结合在反应器中的清洁水作为水蒸气被释放，水 蒸气现在在独立设置的冷凝器中冷凝。在充能过程已经结束后，在冷凝器中收集的水可以 流出并且作为例如饮用水使用。现在将参照图8描述对包含一个或多个反应器单元的容器105充能的程序。在充能站50中，容器41用它的联接于联接装置52、53(包括关闭阀门54、55)的 联接管道45、46(包括阀门47、48)连接到工业单元或工厂51。该容器还在接口 33连接到 冷凝器3’或相似装置使它的气体联接管道43 (包括阀门44)联接于联接装置57 (包括关闭 阀门58)。工业单元或工厂51向容器41中的反应器单元1供应作为热(例如废热等)的 能量，参见箭头59。热能采用液压系统(例如使用水)或采用气动系统(例如使用空气) 转移，这里热交换或热承载介质叫做能量载体。具有更低温度的能量载体供应回工业单元 或工厂以收集作为废热的能量，参见箭头60。同时冷凝器3’可以由在63指示的源冷却，参 见箭头61、62，源具有比能量当它离开工业或工厂51时的温度低的恒定温度。冷凝器这里 在最简单的情况下也可以是真空泵。由于ΔΤ(其的定义在上文提到的公开专利申请WO 00/37864中描述且其存在于 冷凝器3’和反应器单元1中的物质之间)，在冷凝器3’和反应器单元1中的物质之间形成 压力差，该压力差引起吸收在反应器中的活性物质中的水蒸发并且快速移动到冷凝器，参 见箭头64，水蒸气在这里冷凝。在充能操作已经结束后，即在足够量的水已经进入冷凝器3’后，在容器中的反应 器单元1周围的空间可以清空能量载体，所有阀门闭合并且容器41在物理接口 33、65和66 从充能站50断开连接。其后，它可以储存或运往另一个地方。现在将参照图9a和9b描述对包含一个或多个充能的反应器单元1的容器41释能的程序。容器41连同它的充能的反应器单元连接到释能站70，其在例如用于储存能量的 特殊情况下可以与充能站相同，但在其他情况下是与其不同的并且可以位于例如离充能站 大的地理距离处。容器在三个物理接口 33、64、65处联接。联接管道45、46(包括阀门47、 48)联接于释能站中的联接装置71、72(包括关闭阀门73、74)。容器还用它的联接于联接 装置75(包括关闭阀门76)的气体联接管道43 (包括阀门44)连接到蒸发器3”。在所有联 接装置已经连接后，所有这些阀门47、48、73、74、44、76打开以开始释能过程。由于在蒸发器3”和反应器单元1的内部空间之间存在的AT，在它们之间形成压 力差，该压力差引起在蒸发器中的水开始沸腾并且形成的水蒸气快速移动到在容器41中 的反应器单元，参见箭头77，在这里水在反应器单元的盐中冷凝。在人们希望使用储存在反应器中的能量作为热的情况下，例如在村庄或城镇中， 在反应器单元1周围的容器41中的空间通过打开的阀门79、80和闭合的阀门81、82连接 到村庄或城镇的地区加热系统，这里在图9a中象征性地指示为储备池(reservoir) 78。为 了接收正确的温度，蒸发器3”同时具有它的热交换表面，其通过打开的阀门84、85和闭合 的阀门86、87联接于象征性地在83指示的热源，其具有显著低于人们希望获得的温度的恒 定温度。由此，容器41的能量载体抽运以在反应器单元1周围的空间(这里它被储存在反 应器单元中的能量加热)和村庄或城镇的地区加热系统78 (这里存在对加热的需要)之间 循环，参见箭头88、89。蒸发器3”的能量载体在蒸发器的热交换表面(它在这里冷却)和 热源83之间抽运，参见箭头90、91。在人们相反希望使用储存在容器41中的反应器单元1中的能量用于冷却目的的 情况下，蒸发器3”的热交换表面通过打开阀门93、94和同时闭合阀门95、96连接到村庄或 城镇的地区冷却系统，在图9b中象征性地指示为储备池92。为了接收正确的温度，反应器 单元的热交换表面同时经由介质通过打开阀门98、99和闭合阀门100、101连接到象征性地 在97指示的冷源，其具有显著高于人们希望获得的温度的恒定温度。由此，蒸发器3”的能 量载体在蒸发器(它在这里被冷却)和村庄或城镇的地区冷却系统92 (这里存在对冷却的 需要)之间抽运，参见箭头102、103。反应器单元的能量载体在反应器单元周围的容器41 中的空间(它在这里加热)和冷位置97之间抽运，参见箭头104、105。在所有储存的能量已经从容器41中的反应器单元1收集后，在接口 33、65和66 周围的阀门闭合。释能的反应器可以随即运往充能站50并且连接到其上。在图10中示意地图示了能量的运送和生产清洁水如何可以同时执行。在能量运 送情况下充能的反应器部分1从地方B移动到地方A。在运送清洁水的情况下释能的反应 器部分从地方A移动到地方B。在地方A，例如粗略过滤的水通过打开阀门113从填充器皿111填充到静止蒸发器 3”，参见图11a。填充阀门闭合并且蒸发器通过真空泵抽吸以获得真空。其中存在真空的充 能的反应器部分1 (在图10中的G)运送到地方A，这里它联接于固定蒸发器3”。在117象 征性地指示并且对应于在图9a和9b中的阀门44、76的在反应器部分和蒸发器之间的阀门 打开。在蒸发器3”和反应器部分1已经互连后，释能过程开始。在释能过程期间，在蒸发 器中的水蒸发并且作为蒸汽移动到反应器部分。在该过程结束后，在反应器部分1和蒸发 器3”之间的阀门117闭合并且现在释能的反应器部分从蒸发器断开。其后，如果需要，水可以再次填充在蒸发器中并且新的充能的反应器部分连接到蒸发器，于是在地方A的过程 重新开始。水填充在其中的蒸发器3”的腔应该定期冲洗，使得不会获得盐或污染的积聚。随即，释能的反应器部分1(在图10中的H)可以到达地方B并且在那里联接于在 其中存在真空的静止冷凝器3’。在119象征性地指示并且对应于在图9a和9b中的阀门 44,76的反应器部分和冷凝器之间的阀门打开并且其后充能过程开始，其中在反应器部分 中的水蒸发并且作为蒸汽移动到静止冷凝器，水蒸气在其中冷凝。冷凝过程中获得的水收 集在冷凝器3’的腔中。在充能过程结束后，在反应器部分1和冷凝器之间的阀门119闭合 并且随即反应器部分从冷凝器断开。其后，用于从冷凝器流出水的阀门121打开并且清洁、 可饮用的水可以流出(可能使用水泵123)。在水已经流出后，流出阀门闭合并且使用真空 泵125在冷凝器3’中抽真空。现在新的释能的反应器部分1可以到达地方B并且连接到 冷凝器。在反应器部分1和冷凝器3’之间的阀门119打开后，新的充能过程开始。在图12中图示能量的储存和清洁水的同时生产如何可以在没有移动反应器部分 的静止过程中进行。使用上文已经参照特别是图10、lla和lib描述的相同基本过程，但 这里使用至少两个静止反应器或反应器部分1. 1、1. 2，其可以备选地通过打开或闭合阀门 117. 1,117. 2,119. 1、119.2(其在各自的反应器部分的联接部分中分别与冷凝器和蒸发器 连接)分别联接于蒸发器3”和冷凝器3’。蒸发器和冷凝器是不同的，即它们是独立单元， 以便避免混合脏和清洁水。蒸发器3”包括如上文描述的填充装置并且清洁水可以通过打 开阀门121从冷凝器取出，并且随即如果需要的话则使用泵123将清洁水抽走，泵123例如 可以是活塞泵。反应器部分的联接阀门可以设计为三路阀门。从而，在使用两个反应器部 分的情况下，如在图中示出的，例如到蒸发器3”的联接阀门117. 1和117. 2可以用三路阀 门(没有示出)代替，并且到冷凝器3’的联接阀门119. 1和119. 2可以用另一个三路阀门 (没有示出)代替。尽管本发明的具体实施例已经在本文中图示和描述，认识到可设想许多其他实施 例并且许多另外的优势、改动和变化将容易被本领域内技术人员想起而没有偏离本发明的 精神和范围。因此，本发明在它的更宽方面不限于本文示出和描述的具体细节、代表性装置 和图示的示例。因此，可做出各种改动而不偏离如由附上的权利要求和它们的等同物限定 的一般发明构思的精神和范围。因此要理解附上的权利要求意在涵盖所有这样的改动和变 化，如落入本发明的真正精神和范围内。可设想许多其他的实施例而不偏离本发明的精神 和范围。
权利要求
一种包括充能站、释能站和储存部分的用于储存和/或运送能量的设备，所述充能站和所述储存部分具有联接装置以用于将它们里面存在的内部空间互相连接，所述释能站和所述储存部分具有联接装置以用于将它们里面存在的内部空间互相连接，以及所述储存部分在其内部空间中包含用于与挥发性液体通过其的吸收和解吸而相互作用的活性物质，其特征在于所述储存部分成为化学热泵的反应器部分，在所述反应器部分中的所述活性物质和所述挥发性液体选择成使得所述挥发性液体可以在第一温度被所述活性物质吸收并且在第二更高的温度被所述活性物质解吸，所述活性物质在所述第一温度具有固态，当吸收所述挥发性液体和其蒸汽相时所述活性物质从固态立即或直接部分地变成液态或溶液相，以及所述活性物质在所述第二温度具有液态或存在于溶液相，当释放所述挥发性液体、特别是其蒸汽相时，所述活性物质从该液态或溶液相直接部分地变成固态，并且所述反应器部分包含用于所述活性物质的基体，使得在处于它的固态以及处于它的液相或溶液相时，所述活性物质都被保持在所述基体中和/或结合到所述基体，所述充能站包括冷凝器或相似装置，其用于当所述储存部分连接到所述充能站并且所述反应器部分的内部空间与所述冷凝器或所述相似装置的内部空间连通时从所述反应器部分接收和/或移除所述挥发性液体的气相，使得所述反应器部分采用与在化学热泵中相同的方式充能，所述活性物质然后通过所述挥发性液体的解吸而转移到充能状态，以及所述释能站包括蒸发器，其在内部空间中包含一些处于其凝聚形式的挥发性液体，当所述储存部分连接到所述释能站并且所述反应器部分的内部空间与在所述蒸发器中的内部空间连通时，用于转移所述挥发性液体的气相到所述反应器部分使得所述反应器部分采用与在化学热泵中相同的方式释能，所述活性物质然后通过所述挥发性液体的吸收而转移到释能状态。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述基体具有惰性材料，特别至少包括氧化o
3.如权利要求1-2中任一项所述的设备，其特征在于，所述基体由包括对于所述挥发 性液体是可渗透的并且所述活性物质施加在其中的孔的材料制成。
4.如权利要求1-3中任一项所述的设备，其特征在于，所述基体由具有所述活性物质 在处于它的液相时可以结合在其上的表面的材料制成，特别是由具有被所述活性物质在处 于其液态时和/或被所述挥发性液体在处于其液态时润湿的表面的材料制成。
5.如权利要求1-4中任一项所述的设备，其特征在于，所述基体由包括分离的微粒、特 别是粉末或压缩纤维材料的材料制成。
6.如权利要求1-5中任一项所述的设备，其特征在于，所述基体具有施加到所述热交 换器的表面的材料层的形状。
7.如权利要求1-6中任一项所述的设备，其特征在于，所述基体连同保持在其中的所 述活性物质包封在限制结构、特别是至少包括网或者纤维材料的布的网状装置中。
8.如权利要求1-7中任一项所述的设备，其特征在于，所述冷凝器或所述相似装置包2括真空泵。
9.如权利要求1-8中任一项所述的设备，其特征在于，所述储存部分包括容器，至少一 个反应器器皿放置在其中。
10.如权利要求1-8中任一项所述的设备，其特征在于，所述储存部分包括容器，多个 反应器器皿放置在其中并且互连。
11.如权利要求10所述的设备，其特征在于，所述多个反应器器皿包括大致上相同的 管状单元，这些管状单元在一端通过收集器管互连。
12.如权利要求10所述的设备，其特征在于，所述多个反应器器皿包括大致上相同的 板形单元，这些板形单元在一端通过收集器管互连。
13.如权利要求9-12中任一项所述的设备，其特征在于，所述至少一个反应器器皿或 所述多个反应器器皿设置成用于与外部介质热交换，当所述储存部分连接到充能站或释能 站时，所述外部介质可以在一个个反应器器皿周围循环。
14.如权利要求13所述的设备，其特征在于，所述容器包括两个联接管道，其设置成当 所述储存部分连接到充能站或释能站时分别向所述多个反应器器皿周围的所述容器中的 空间供应外部介质以用于与所述多个反应器器皿热交换，以及从所述空间移除所述外部介 质。
15.如权利要求1-14中任一项所述的设备，其特征在于，所述充能站和所述释能站是 相同的站。
16.一种用于储存和/或运送能量以及生产清洁的大量挥发性液体、特别是水的设备，所述设备包括充能站、释能站和储存部分，所述充能站和所述储存部分具有联接装置以用于将它们里面存在的内部空间互相连接，所述释能站和所述储存部分具有联接装置以用于将它们里面存在的内部空间互相连 接，以及所述储存部分在内部空间中包含活性物质以用于与挥发性液体通过其吸收和解吸而 相互作用，其特征在于所述释能站包括蒸发器，其在内部空间中包含一些处于其凝聚形式的挥发性液体，当 所述储存部分连接到所述释能站并且所述反应器部分的内部空间与所述蒸发器中的内部 空间连通时，用于转移所述挥发性液体的气相到所述反应器部分使得所述反应器部分采用 与在化学热泵中相同的方式释能，所述活性物质然后通过所述挥发性液体的吸收转移到释 能状态，以及所述充能站包括冷凝器，当所述储存部分连接到所述充能站并且所述反应器部分的内 部空间与所述冷凝器的内部空间连通时，用于从所述反应器部分接收所述挥发性液体的气 相，使得所述反应器部分采用与在化学热泵中相同的方式充能，所述活性物质然后通过所 述挥发性液体的解吸转移到充能状态，所述冷凝器的内部空间与所述蒸发器的内部空间分离，所述蒸发器的内部空间设置成在所述释能站与所述储存部分连接之前接收一些处于 其液相的挥发性液体，特别是一些处于不清洁形式的挥发性液体，以及用于使处于液相的所述一些液体流出的流出装置，其存在于所述冷凝器中的内部空间中在所述充能站已经连接到所述储存部分之后用于对所述活性物质充能，以便使用或处理 所述一些液体。
17.如权利要求16所述的设备，其特征在于，所述储存部分成为化学热泵的反应器部 分，在所述反应器部分中的所述活性物质和所述挥发性液体选择成使得所述挥发性液体可 以在第一温度被所述活性物质吸收并且在第二更高的温度被所述活性物质解吸，所述活性 物质在所述第一温度具有固态，当吸收所述挥发性液体和其蒸汽相时所述活性物质从固态 立即或直接部分地变成液态或溶液相，以及所述活性物质在所述第二温度具有液态或存在 于溶液相中，当释放所述挥发性液体特别是其蒸汽相时所述活性物质从该液态或溶液相直 接部分地变成固态，并且所述反应器部分包含用于所述活性物质的基体，使得所述活性物 质在处于它的固态以及处于它的液态或溶液相时都保持在所述基体中和/或结合到所述 基体。
18.一种能量的储存和/或运送以及生产清洁的大量挥发性液体、特别是水的方法，包括对储存部分供应能量以用于转移活性物质到其不具有吸收的挥发性液体的充能状态， 所述储存部分在其内部空间中包含所述活性物质以用于与所述挥发性液体通过其的吸收 和解吸而相互作用，其后对所述储存部分释能以用于转移所述活性物质到其包括吸收的挥发性液体的释 能状态以用于使用所储存的能量，其特征在于在转移所述活性物质到其不具有吸收的挥发性液体的所述充能状态时，所述挥发性的 所吸收的液体转移到其气相，其在冷凝后给出一些清洁挥发性液体。
19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，当所述储存部分释能以用于转移所述活 性物质到其释能状态时储存在所述储存部分中的能量用于输送加热或冷却。
20.如权利要求18-19中任一项所述的方法，其特征在于，在所述储存部分已经被供应 能量以用于转移所述活性物质到其充能状态后，所述储存部分与执行能量供应的地方分开 地储存或在其远处储存，和/或运送至远离所述地方。
21.如权利要求18-20中任一项所述的方法，其特征在于，在对所述活性物质释能时， 所述储存部分连接到包括蒸发器的释能站，其在内部空间中包含一些处于其凝聚态的所述 挥发性液体，特别是一些处于不清洁形式的所述挥发性液体，用于当在所述储存部分的内 部空间与在所述蒸发器中的内部空间连通时转移所述挥发性液体的纯净气相到所述储存 部分使得所述储存部分中的所述活性物质采用与在化学热泵中相同的方式释能。
22.如权利要求18-21中任一项所述的方法，其特征在于，在对所述活性物质充能时， 所述储存部分连接到包括冷凝器的充能站以当所述储存部分中的内部空间与所述冷凝器 中的内部空间连通时从所述储存部分接收所述挥发性液体的气相并且冷凝到其液相，使得 在所述储存部分中的所述活性物质采用与在化学热泵中相同的方式充能，所述活性物质通 过所述挥发性液体的解吸转移到充能状态，随后所述冷凝器的内部空间包含一些处于其纯 净形式的挥发性液体。
全文摘要
用于储存和/或运送能量的设备包括充能站、释能站和反应器部分(1)。反应器部分设计成是化学热泵的一部分并且包含活性物质。它还设置成能够连接到充能站用于充能(即活性物质转移到充能状态)以及连接到释能站用于释能(即活性物质转移到释能状态)。在一个实施例中，可以在反应器部分中提供活性物质的基体，使得活性物质在处于它的固态以及处于它的液态时都由基体保持或承载或结合。基体有利地是例如氧化铝等惰性材料并且具有孔，其对于挥发性液体是可渗透的并且活性物质位于其中。特别地，可以使用活性物质在处于其液态时可以结合在其表面或多个表面的材料。例如，基体可以是包括例如粉末或压缩纤维材料等分离的微粒的材料。该设备还可以用于将挥发性液体生产成纯净化的形式。
文档编号C09K5/06GK101878408SQ200880118856
公开日2010年11月3日 申请日期2008年11月28日 优先权日2007年11月29日
发明者G·博林, K·图恩曼, R·奥尔森 申请人:克莱美特韦尔公司